水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土裂縫處理方法比較

(山西省臨汾市交通建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督站，山西 臨汾 041000)

引言

在道路建設(shè)中，普通混凝土路面的應(yīng)用是比較廣泛的，但隨著交通量的快速增加和道路使用時(shí)間的增加，水泥混凝土路面極易發(fā)生破壞，直接影響行車的舒適性。與水泥混凝土路面相比，瀝青混凝土路面的行車舒適度更高、噪聲更小，同時(shí)能有效控制揚(yáng)塵[1]。因此，在水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土是極為常見的施工方案，不僅可有效延長道路使用壽命，還可改善道路的使用效果。同時(shí)，還具有工期較短、施工難度低、對(duì)道路標(biāo)高的影響小且便于后期養(yǎng)護(hù)等特點(diǎn)。但水泥混凝土路面如果本身存在裂縫，或者在后期因環(huán)境影響極易發(fā)生瀝青混凝土反射裂縫或是溫度裂縫，這不僅降低了道路行車的舒適度，還縮短了道路的使用壽命[2-4]。因此，在水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土?xí)r，進(jìn)行裂縫處理是目前道路施工技術(shù)研究的重點(diǎn)。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析

當(dāng)在混凝土路面上進(jìn)行瀝青加鋪后，會(huì)在接縫處出現(xiàn)裂縫，這種裂縫通常有溫度型和荷載型兩種反射裂縫。借助有限元理論與方法對(duì)加鋪瀝青過程進(jìn)行力學(xué)分析和結(jié)果比較。根據(jù)道路的交通荷載、公路所在地區(qū)的氣候環(huán)境和材料參數(shù)等來分析瀝青加鋪層的影響規(guī)律[5]。以某路段高速公路為例，其各層材料的參數(shù)見表1。

通過三維有限元法對(duì)加鋪層是否設(shè)置防反射裂縫層進(jìn)行對(duì)比。首先假定路面結(jié)構(gòu)為層狀體系，混凝土路面為半剛性，不同層之間是連續(xù)接觸的。接著計(jì)算加鋪層的臨界荷位，即最不利的荷載位置，此時(shí)的剪切應(yīng)力、拉應(yīng)力和彎沉最大，計(jì)算結(jié)果見表2。從分析結(jié)果可以看出，接縫處的剪應(yīng)力最大，此時(shí)容易出現(xiàn)反射裂縫。

表1 路面各層材料的參數(shù)表

表2 瀝青層在不同荷載位置下的應(yīng)力值

2 混凝土裂縫的影響

一旦瀝青路面有反射性裂縫出現(xiàn)，水便可以從裂縫進(jìn)入，進(jìn)而不斷下滲至粘層與混凝土相接處的界面上，然后在荷載的作用下，動(dòng)水壓力不斷變化并作用于瀝青與混凝土板的界面處，最終造成瀝青與路面的粘合力下降直至完全剝離。更為嚴(yán)重的是，瀝青面層作為一個(gè)獨(dú)立的層次，一旦發(fā)生剝離，在水平應(yīng)力和彎拉應(yīng)力的雙重作用下，很快便會(huì)出現(xiàn)大面積的瀝青層破壞問題。同時(shí)，由于水逐漸增多并停留在路面基層上，時(shí)間一長，在道路荷載下，將逐漸形成灰漿，并伴隨著滲水量的逐步增加，道路將發(fā)生嚴(yán)重的疲勞損壞和水損壞。此時(shí)將出現(xiàn)坑槽、網(wǎng)裂，如果得不到及時(shí)修補(bǔ)，將發(fā)展為大面積的道路損壞，后果不堪設(shè)想。

3 混凝土裂縫處理方法的比較

3.1 土工格柵處理法

土工格柵處理法是目前施工過程中應(yīng)用相對(duì)較多的方法。其工藝要求嚴(yán)格遵循施工方法進(jìn)行施工，只有這樣土工格柵才能發(fā)揮出最佳的抗拉效果。以玻璃纖維土工格柵為例介紹，其施工工藝如下：

(1)先對(duì)混凝土路面做銑刨拉毛處理，處理后鋪設(shè)土工格柵(一般為玻璃纖維材質(zhì))。

(2)進(jìn)行粘層瀝青撒鋪，油量要控制在0.4～0.6 kg/m2。

(3)前面兩道工序結(jié)束后，等待瀝青凝結(jié)后，立即進(jìn)行土工格柵鋪設(shè)，鋪設(shè)玻纖格柵時(shí)，要求平整鋪設(shè)并且不能起皺，保證其張力有效。

(4)均勻鋪灑5 mm左右的碎石屑，用膠輪壓路機(jī)(要求為輕型)碾壓，注意碾壓應(yīng)適量，不能過度且不能出現(xiàn)急剎車和急轉(zhuǎn)彎。

(5)瀝青混凝土的攤鋪，這一過程要緊接土工格柵的鋪設(shè)。

土工格柵處理方法鋪設(shè)效果很好，然而工藝要求較難達(dá)到。由于土工格柵鋪設(shè)后要求碾壓不能過度，但瀝青攤鋪時(shí)極易出現(xiàn)料車破壞土工格柵的問題，一定程度上限制了該方法的應(yīng)用。

3.2 抗裂卷材處理法

抗裂卷材處理法在工程中也有應(yīng)用，其工藝是在處理裂縫、斷板之后，清掃路面，在出現(xiàn)脹縫和縮縫的部位及工作縫中鋪設(shè)抗裂卷材，鋪設(shè)寬度一般為1 m，再進(jìn)行瀝青混凝土加鋪?？沽丫聿氖┕ば枰⒁馐马?xiàng)如下：

(1)卷材鋪貼要求平整順直，對(duì)其搭接尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制，不能出現(xiàn)誤差和扭曲。

(2)不能在雨天、雪天、大風(fēng)(5級(jí)以上)等不良天氣施工，當(dāng)施工過程中遇到了不良天氣，應(yīng)對(duì)鋪設(shè)完成的部位進(jìn)行有效防護(hù)。

(3)因?yàn)楹罄m(xù)的瀝青混凝土鋪設(shè)過程中，料車和攤鋪機(jī)很容易造成抗裂卷材損壞，所以抗裂卷材應(yīng)有一面是砂面的，且砂面要朝上。

總的來說，抗裂卷材處理工藝相對(duì)簡單，后期施工時(shí)也不容易對(duì)土工織物造成損壞。另外，對(duì)水泥混凝土路面而言，能延緩其裂縫反射時(shí)間，因此，在目前該方法的應(yīng)用還是比較多的。

3.3 加鋪應(yīng)力吸收層

造成水泥混凝土層產(chǎn)生反射裂縫的原因較多，一般可分為內(nèi)、外因兩種。內(nèi)因有：堆聚結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水化反應(yīng)、分層現(xiàn)象以及水泥混凝土發(fā)生干燥收縮等。外因有：混凝土配比不合理、切縫較淺或切縫不及時(shí)、溫度變化等。再加上公路超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間較長，行車荷載呈現(xiàn)反復(fù)的周期性變化，在這一過程中，混凝土的拉應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)移到瀝青面層，當(dāng)拉應(yīng)力較大時(shí)，混凝土將會(huì)出現(xiàn)反射裂縫。所以路面鋪設(shè)時(shí)，在水泥路面之上加鋪應(yīng)力吸收層，然后加鋪粒徑相似的碎石，再用壓路機(jī)碾壓出界面結(jié)構(gòu)，以防止反射裂縫出現(xiàn)。

一般來說，應(yīng)力吸收層應(yīng)具有高溫條件下穩(wěn)定強(qiáng)、低溫條件下抗裂性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)具有抗水損害能力強(qiáng)和抗疲勞能力好的特性，還應(yīng)具有一定的粘結(jié)力。橡膠瀝青常被作為應(yīng)力吸收層，因?yàn)橄鹉z瀝青具備應(yīng)力吸收層的特點(diǎn)和特性。橡膠瀝青是在生產(chǎn)過程中將廢橡膠粉以一定的比例加入到石油瀝青中，其中使用的橡膠粉不是固定的，其粗細(xì)級(jí)配比例不同，同時(shí)可加入其他高聚合物對(duì)橡膠粉進(jìn)行改性，從而使得橡膠瀝青的優(yōu)點(diǎn)為：抗疲勞特性優(yōu)良、粘度高、軟化點(diǎn)高、低溫變形小，還能有效改善瀝青混凝土的抗氧化性和抗老化性，且其自身的穩(wěn)定性較高。橡膠瀝青是目前應(yīng)用比較多的材質(zhì)。另有一種是聚酯玻纖布材質(zhì)的，該材質(zhì)的應(yīng)力吸收層具有最強(qiáng)的抗疲勞能力，且實(shí)用性較好。

通過增加應(yīng)力吸收層，不僅能夠增加界面之間的粘結(jié)力，還能增大摩擦力。另外，在施工時(shí)應(yīng)預(yù)先對(duì)水泥混凝土進(jìn)行表面處理，包括銑刨、拉毛、拋丸等，可得到良好的施工效果。

4 結(jié)語

加鋪瀝青混凝土?xí)r，常需進(jìn)行裂縫處理。經(jīng)對(duì)反射裂縫的處理可知：

(1)控制裂縫兩側(cè)的彎沉差對(duì)因荷載產(chǎn)生的裂縫效果明顯。

(2)土工格柵和抗裂卷材在抑制溫度型反射裂縫方面效果明顯，因其能夠與瀝青良好粘結(jié)，并且本身具有較高的彈性模量，有效地減小了不同的混凝土板塊之間的相對(duì)位移。

(3)應(yīng)力吸收層可以降低裂縫的最高應(yīng)力值，能有效防止水滲入到路面，大大降低了裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)散。